10吨卧式绕线机的设计【三维建模毕业设计】【全套含有CAD图纸三维建模】
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本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 10 吨卧式绕线机的设计 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 二 年 月 日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。论文作者签名：日期： 年 月 日摘要绕线机是电气生产行业常见加工设备，其结构、控制系统、功能随着行业生产工艺的需求，迫使绕线机生产单位加大技术投入和研发，以适应现代漆包线加工的高品质要求，从传统机械式、数控型、半自动型、全自动机型，绕线加工早已不再是费时费力的工作。目前我国绕线机生产单位已超百家，但有将近一半的生产单位没有技术研发能力，技术停留在抄袭和仿制阶段，造成了市场机种单一，产品无论是外观还是配置无技术亮点，绕线机技术的核心是控制系统，目前国内厂家大多采用由系统供应商提供的成套控制系统，产品标准一旦制定无法根据客户工艺要求作修改，由于部分控制系统供应商对绕线机行业的工艺要求并不熟悉，导致了许多好看而并不实用的功能，绕线机厂家对控制系统的技术应用掌握程度也影响着制造工艺，目前市场上多见的是普通数控型、CNC 机型和厂家自制控制系统的机型。 关键词：绕线机,总体设计,减速器，传动部分AbstractWinder common electrical manufacturing industry and processing equipment, the structure, control system, features a production process with the needs of the industry, forcing Winder production units to increase investment in technology and research and development to meet the high quality demands of modern wire processing, from traditional mechanical, NC-based, semi-automatic, automatic machines, wire processing is no longer time-consuming work.At present, China Winder production units exceeded one hundred, but nearly half of the production units no R & D capabilities, a technical stopover in copying and imitation stage, resulting in a single market models, both the appearance and configuration of the product without technical highlights around ray machine core technology is the control system, the current domestic manufacturers to adopt most complete control system provided by the system vendor, product standards, once developed can not be modified according to the customer process requirements, as part of the control system supplier of Winder business process requirements not familiar with, do not cause a lot of good-looking and practical features, winding machine manufacturers to grasp the extent of the application of technology control system also affects the manufacturing process, more common on the market today is a common type of CNC, CNC models and manufacturers homemade control system models.Keywords: Winder, overall design, reducer, transmission parts目录第 1 章 绪论 .71.1 课题目的、意义.71.2 国内外研究现状.71.3 目前存在的问题.101.4 研究方法.121.5 设计方案.12第 2 章 初步计算 .132.1 毕业设计技术要求.132.2 钢丝绳的选择.132.3 滑轮卷筒的计算.142.4 传动方案分析.15第 3 章 电机的选择及传动装置的运动和动力参数的计算 .163.1 电机类型和结构形式的选择.163.2 选择电机的容量.163.3 确定电机转速.163.4 传动比分配.17第 4 章 带 传 动 的 计 算 .194.1 带传动设计.194.2 选择带型.204.3 确定带轮的基准直径并验证带速.204.4 确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角.214.5 确定带的根数 z.224.6 确定带轮的结构和尺寸.224.7 确定带的张紧装置.22第 5 章 传动零件的设计计算 .255.1 蜗杆减速器的设计.255.1.1 选择蜗杆传动类型.255.1.2 选择材料.255.1.3 按齿面接触疲劳强度进行设计.255.1.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸.275.1.5 校核齿根弯曲疲劳强度.275.1.6 验算效率 .285.1.7 精度等级公差和表面粗糙度的确定.285.1.8 热平衡核算.285.2 轴的设计计算.295.2.1 连轴器的设计计算.295.2.2 输入轴的设计计算.295.2.3 输出轴的设计计算.325.3 滚动轴承的选择及校核计算.355.3.1 计算输入轴轴承.355.3.2 计算输出轴轴承.375.4 键及联轴器连接的选择及校核计算.385.4.1 连轴器与电机连接采用平键连接.385.4.2 输入轴与联轴器连接采用平键连接.385.4.3 输出轴与联轴器连接用平键连接.395.4.4 输出轴与涡轮连接用平键连接.39第 6 章 减速器结构与润滑的概要说明 .406.1 箱体的结构形式和材料.406.2 铸铁箱体主要结构尺寸和关系.40总论 .42参考文献 .43致谢 .44山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）1第 1 章 绪论1.1 课题目的、意义随着我国经济的蓬勃发展，国民经济各领域对产品的需求日益扩大，制造业对各种电缆的质量要求也越来越高。电缆的质量好坏、直接关系到下道工序能否顺利进行，特别是超细规格的线质量要求很高；。目前国内使用的绕线机主轴多用力矩电机驱动，排线机构与主轴采用机械齿合传动的硬耦合连接，通过丝杠或光杆带动导线器左右平移、依靠齿轮或电磁铁的离合动作实现换向，达到往复排线的工艺要求。这种纯机械耦合机构存在零件加工和装配复杂、因频繁换向导致机械磨损大、噪声大、排线精度降低2。此外，由于同轴电缆的规格品种繁多，每次改变品种规格、都要重新调整绕线机的机械参数，甚至更换机械零件，一套绕线机机构无法同时满足对不同规格丝线的绕线需要。基于此，我们提出了本课题的研究。1.2 国内外研究现状我国目前生 产的绕线机多为单轴绕线机，多轴高速自动绕线机只有 R X 70 6 自动绕线机一种。在国内生产的专业厂中有原天津电子专用设备厂，代表产品有东风 IA 型，东风 1A 型等。北京电表厂生产的 D B R 一 1 型单头 绕线机 在钟表行业采 用较 多，但是 由于它的效率低下而逐渐被淘汰，浙江大学机械 厂生产的 R X 706 自动绕 线机是我国唯一的一种：国产高效。自动绕线机，质量与性能巳达国外同类产品水平，是绕线机市场的抢手货。 东风 TA 绕线机本机为单轴卧式绕线机，采用可控硅无级调速，工件导线直径 003-005 m m，主轴转速为 80-2500 rm in。适用于绕制小型多层平行线圈。由于生产效率较低，不适宜大批生产的钟、表 、磁 等行业的应用。它的主要特点 控制简单、饬= 格低廉。 D B R 型绕线机本机床由北京电表厂三分厂生产的，它由直流伺服电机作为绕线主电机 排线电机、也采用伺服电机，这二只伺服电机可以同步调速，亦可由速比电位强单独调节，可绕导线直径为 002 012r a m 。机舞的高速部分，D B R-l为 6000 r m in，D B R-3 为 1 5000rmin。D B R 型 绕线机 的结构简 单，价格低，但是 由于绕线精度差，效率低，不适 合 大 批量、高质量线圈的绕制。 R X 7c6 自动绕线机。本机具有六个工 位，三个绕线主轴 。着咬 、剪断、卸料，上料等辅助动作在绕线的同时进行，生产效率较 高。光线运动 由两只光栅编 码器控制，无机械传动链，所 以寿命长 、振动少，并可 使主轴到到较高的速度。机床的操作简单、性 能可靠，已 达- N 121E 、130E H 水平 4。目前我国绕线机行业处于非常困难的时期，如何才能使整个行业从技术的互相模仿与残酷的价格战等困境中脱身而出？从业企业只有放下急于求成的心态，从基础理论、新技术研发等领域出发，一丝不苟地修炼自己的自主创新能力。山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）2绕线机结合了机械、传动、电气控制等多方面的技术，所以基础理论研究是开发新技术的基础，只有核心技术的发展才能推动绕线设备的进步，各方面为技术开发做努力，这样才会使我国的绕线设备逐步走上自主创新的道路。国产的绕线机自动化水平低、控制手段落后是普遍存在的问题。只能应用于绕线要求相对不高的场合，高端设备都有日本、瑞士、德国等进口设备占领市场，而国产设备只能在很小的市场份额里以低价来争得客户， 分析我国绕线机市场目前处于高速发展的时期，相反我国的绕线机生产企业的处境却相当的艰难，不难看出，极大的市场份额都是进口设备，在国内市场获得高利润的回报，在新机型的开发上就有了强大的资金保障，而我们国内企业的销售利润偏低，去掉销售环节中存在的费用，留给企业的回报已经所剩无及了，所以不断的提升自主创新能力，才能市场份额较大的中高端市场，来打破目前的艰难局面 4。我国是绕线机的生产大国也是需求大国，然而在关键技术上我国却始终无法与国外的厂家相 竞争。即使经历了 08、09 年的经济衰退，绕线机产业在 2010 年得到了快速发展，各绕线机厂 家的定单量大幅提升，原本已经半倒闭的中小型绕线机企业又重新回到了绕线机制造的大军中， 但是目前国内绕线机产业的前景仍非常的严峻，主要来自于国外进口品牌的压力及国内低端机 型市场的萎缩，今年绕线机产业的技术发展出现了新的格局，多方的努力拉近了国产绕线机与 进口绕线机的技术差距。但是关键技术还需要我国技术人员的努力，依靠自己的力量，解决关 键部位技术难题。 国内绕线机的发展现状 首先说说技术发展，我国的绕线机产业起步于改革开放的初期，从原始的机械齿轮手摇式 到现在的全自动绕线机，期间经历了多次产业升级和改革，从 2010 年的市场需求分析可以看出， 国内市场正从半自动机型转向全自动、高效、高科技含量的机型，随着现代电气技术的不断提 升，对线圈品质的要求也在增加，目前各绕线机厂家的技术开发主要集中在精密排线、闭环式 张力控制、多功能等机型的研发，大量的技术投入快速拉近了与进口绕线机的技术差距。 2010 年随着经济回暖，绕线机的市场需求量大大的增加，许多企业都在加班加点的赶制设 备，其中箔绕机的增长幅度最为明显；其次是多头绕线机，可以满足高产量要求的机型；全自 动绕线机的开发大大提高了机器的工作效率，减少了人为操作。由于各种线圈产品的功能要求 不同，使得绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全自动绕线机、半自动绕线机、环 行绕线机、伺服精密绕线机、变压器绕线机等机种。由于各种线圈产品的功能要求不同，使得 绕线机的种类也多样化了，目前常见绕线机的有全自动绕线机、半自动绕线机、环行绕线机、 伺服精密绕线机、变压器绕线机等几种。 全自动绕线机是近几年才发展起来的新机种，为了适应高效率、高产量的要求，全自动机 种一般都采用多头联动设计，国内的生产厂家大多都是参照了台湾等地的进口机型的设计，采 用可编程控制器作为设备的控制核心，配合机械手、气动控制元件和执行附件来完成自动排线、 自动缠脚、自动剪线、自动装卸骨架等功能，这种机型的生产效率极高，大大的降低了对人工 的依赖，一个操作员工可以同时照看几山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）3台这样的设备，生产品质比较稳定，非常适合产量要求高的加工场合。但是，这种机型由于集成了数控、气动、光控许多的新技术，所以价格小则几 万元高则十几万元，价格也使得许多的用户望而叹步，另外由于功能要求决定了该设备的零部件采用了大量非标准件和定制件，所以一旦出现故障相对的维修过程将会很复杂，周期也会比 较长。它的先进性和高产量还是吸引了客户。 半自动绕线机是目前使用最广泛的机型也称为 CNC 自动绕线机，该能够自动排线，加上不 同的机械结构即可完成不同的绕制要求具有高效、维护方便、性价比高等诸多优点，国内厂家 一般都采用 CNC 控制器，也有部分厂家采用自行开发的控制器作为控制核心，CNC 机型已经是 一种非常成熟的机种了，许多厂家在功能和用途上都作了创新和升级，使用产品的系列不断的 得到延伸，作为市场上应用最广泛的机型，该机型的价格比起全自动绕线机动则几万元的价格， 就低了很多，根据用途的不同有几千到上万不等的价格，该机种的缺点就是一台必须配一名操 作人员。目前在镇流器、电感线圈生产等一些场合都能看该机型的应用。 环行绕线机是特殊专用机型，常见的有边滑式和皮带式，是绕制环行线圈的专用机型，该 机型从出现到现在没有很大的技术变动，目前，机头部分主要还是以进口为主，比较常见的有 美国高曼等品牌，进口机头相对于国产机头有许多优点，做工都比较的精细，材质一般都采用 特殊合金，耐磨表现优异，机头都能承受长时间的作业加工要求，有些机头采用了分体式结构 设计，上下储线环变得更为方便快捷。环行绕线机一般都为台式机构，设备主要以机械构造为主，价格主要区分为进口机头和国产机头两类。 伺服精密绕线机是当今高新技术结合的产物也是目前最先进、功能最为强大的机型，高端 机型可以完全模拟人手的排线动作，主轴和排线均采用高精度伺服电机，控制系统采用具有极 高运算能力的 PLC 系统，具有自动运算、自动判别、误差修正等功能，由于采用了闭环控制， 所以当出现排线失步等现象时设备可以自动修正，高分辨率的伺服电机可以保证在高低速时设 备运转的稳定性，该机型的附件装置也是比较先进的，比如有辅助卸模装置，主动式张力放线 架，电磁自动调节式张力器等，由于使用了大量的高新技术，所以价格要比 CNC 自动绕线机高不少，一般使用在对线圈参数有特定要求的场合。 变压器绕线机是比较常见的机型，结构形式来分有卧式和立式，我们一般比较常见的是卧式绕线机是用来绕制变压器线圈的专用设备，传统的变压器绕线机比较单一均为人工排线整形 的机型，现代机型已经有自动排线系列了，变压器是大型电气件，所以绕线机的结构都比较大， 重量也根据绕线机的级别从几百公斤到几千公斤，由于现代技术不断在变压器绕线机上的应用， 新的机型功能上也变得更强大，柔性预压紧装置的出现代替了传统的人工敲打整形的烦琐工艺， 使变压器绕制过程变得更为简单。 近年来，国内绕线机的制造水平和引进绕线机制造水平看，已形成了全自动、多功能、 高效自动化的生产能力 6。从线圈生产的上线、馈线、端头绕制到线圈绕制和下线等，都要实现 了过程的自动化。从绕线机的控制形式上看，由单一的开环控制发展到使用直流伺服系统和交 流伺服系统的闭环控制，其中交流伺服系统的采用已相当普遍，已形成了由单轴绕制线圈到多 轴同时绕制多个线圈山东英才学院 2016 届本科生毕业设计（论文）4的一系列产品 1。在绕线机的结构形式上，根据所绕制的线圈的铁芯或骨 架结构形式的不同，又研制出有梭式的绕线机，以适应环形或其它封闭式铁芯或骨架的线圈的 绕制需求 2。在 2008 年里，由保定天威卓创电工设备科技有限公司自行研制,具有完全自主知 识产权的中国首台承重量最大和输出扭矩最大的 一 型大型立式绕线机 ,该绕线机各项试验参 数均符合设计技术指标和工艺要求,达到国内同行业领先水平。业内人士称 ,该产品的研制成功 ,是变压器制造专用设备行业发展的一次新突破 ,同时也标志着天威卓创公司已形成了大型 电力变压器线生产设备产品的系列化 并全面掌握了国内电力变压器制造专用设备研制领域的 先进技术,其自主创新能力和企业核心竞争力跃居同行业之首。绕线机按自动化程度又可分为
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